烯烴作為有機合成中重要的合成前體, 其官能團化反應是快速高效構建復雜分子的重要方法, 一直備受關注. 最近, 自由基加成和氫原子遷移的策略為非活化烯烴遠程官能團化提供了新的思路和方法[1-2]. 二氧化碳(CO2)是一種溫室氣體, 同時也是豐富、無毒、易得的C1資源, 利用CO2構建羧酸類化合物是CO2作為C1資源的重要應用之一[3-7]. 使用簡單的化合物為原料, 通過C—H羧基化實現羧酸類化合物的合成具有重要的應用價值, 其中水楊酸的合成已經得到了工業(yè)化應用. 苯乙酸類化合物在藥物分子中廣泛存在, 例如布洛芬類消炎藥, 以CO2作為C(1)源, 通過芐位C—H羧基化則可以簡單方便地構建這類化合物. 氨基酸化合物是重要的合成砌塊和生物活性分子, 發(fā)展其高效的合成方法具有重要的應用價值. 在利用可見光催化CO2參與亞胺和烯酰胺羧基化反應構建氨基酸工作的基礎上[8-9], 四川大學化學學院余達剛課題組與鄭州大學化學與分子工程學院藍宇課題組合作報道了首例CO2參與的在可見光氧化還原作用下通過1,5-氫遷移實現的遠程烷基碳–氫羧基化反應[10]. 作者巧妙地將烯烴自由基加成反應、1,5-氫遷移和羧基化反應設計在一個串聯反應中, 實現了一系列非天然α-氨基酸類化合物的高效合成. 該反應以非活化烯烴作為自由基(如CF3、CHF2、和P(O)Ph2自由基)的受體, 通過自由基加成得到碳自由基, 經分子內1,5-氫遷移生成芳基和胺基穩(wěn)定的碳自由基, 進一步通過單電子還原生成碳負離子, 進而和CO2反應實現羧基化(Scheme 1). 圖式1 遠程碳-氫羧基化及其反應途徑 該1,5-氫遷移助力的遠程烷基碳-氫羧基化反應以Ir(ppy)2(dtbbpy)PF6為光催化劑, CF3SO2Na為CF3自由基源, Cs2CO3和KOPiv為堿, DMAc為溶劑, 在30 W藍光燈照射下室溫進行(表1). 此反應具有非常好的底物普適性, 通過在芐位引入胺基, CF3自由基對烯烴加成后, 在芐位發(fā)生1,5-氫遷移, 碳-氫羧基化反應后得到一系列非天然α-氨基酸衍生物. 作者考察了芐基胺氮上的取代基, 除了苯甲?；?/span>, 2-噻吩酰基、烷基?；屯檠貂；杉嫒?/span>. 其次, 苯環(huán)上的一些敏感基團(如鹵素、酯基、氰基、酰胺等)都可以較好兼容. 當芐位沒有胺基取代基時, 反應也能發(fā)生, 但收率較低, 說明胺基的存在對反應有一個促進作用. 反應使用其他的自由基源, 如CHF2SO2Na為CHF2自由基源, HP(O)Ph2為P(O)Ph2自由基源時, 反應也能順利發(fā)生遠程碳–氫羧基化反應. 由于反應是通過一個芐基碳負離子中間體實現的, 當使用其他親電試劑(如醛、酮、芐溴)代替CO2時, 也能順利實現相應的加成或取代反應. 為了更好地理解反應機理, 作者通過系列控制實驗和理論計算對機理進行了研究, 很好地證明了反應經歷了自由基加成、1,5-氫遷移形成芐基自由基、芐基自由基單電子還原生成芐基碳負離子以及對CO2的親核進攻等過程. 利用非活化烯烴自由基官能團化串聯的1,5-氫遷移策略, 該團隊發(fā)展了可見光促進的CO2參與的遠程芐位C—H羧基化, 實現了一系列含有三氟甲基、二氟甲基等官能團的α-氨基酸類化合物的合成, 可謂“一石二鳥”. 四川大學化學學院余達剛教授 該文發(fā)表在 Chin.J.Org.Chem. 2020, 40(12): 4375-4376. DOI:10.6023/cjoc202000087, 
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